25 сентября был оставлен остров Вормси, и уже утром следующего дня артиллерийская батарея русских открыла огонь с небольшой косы по пристани и улицам селения Куйвасту. Эвакуация гражданского населения была завершена 27 сентября.

На рассвете 29 сентября русские начали пехотную атаку, предварив ее массированным воздушным налетом на порт Кингисепп. Около 18.00 этого же дня они высадились на острове Муху. Стоявшие там гарнизоном ослабленные германские части с боями отошли и переправились на остров Сааремаа. Дамба, связывавшая оба острова, была взорвана, чтобы затруднить противнику переправу. На Сааремаа 1 и 2 октября переправились также основные силы 218-й пехотной дивизии.

Штурмовые группы русских, поддержанные с воздуха штурмовиками Ил-2, высадились на острове Хийумаа во второй половине дня 2 октября. В южной части острова разгорелась ожесточенная рукопашная схватка. На следующий день германские части оставили также и остров Хийумаа. До 15.00 удерживался только небольшой плацдарм у селения Сыру. Это дало возможность десантным судам и торпедным катерам переправить большую часть расквартированных на Хийумаа частей с их снаряжением на Сааремаа, где тем временем заняли оборонительные позиции артиллерийские батареи 531-й и 532-й бригад морской пехоты.

Когда утром 4 октября отборные части русских предприняли попытку нанести удар с острова Муху на остров Сааремаа, они были остановлены огнем обеих артиллерийских батарей и уничтожены в последующей рукопашной. Рано утром 5 октября части 8-го эстонского стрелкового корпуса под командованием генерала Пярна высадились на северном побережье острова, быстро прорвали полосу обороны и заняли плацдарм, на который в течение того же дня десантировались советские танковые части.

6 октября эти силы перешли в наступление. В тучах пыли, поднятой танками, за ними продвигались пехотинцы. По наступающим открыла огонь германская артиллерия. Прямой наводкой было уничтожено семь танков. Однако основные силы русской ударной группы все же прорвали германскую оборону у Кыйзусте и развили свой успех в направлении на Курессааре, который на следующий день тоже пришлось оставить.

Массированный удар русской авиации по небольшой гавани Мынту, через которую еще оставалась возможность эвакуировать германские войска, превратил весь район гавани в пустыню и потопил несколько небольших судов, которые еще стояли у пирса.

Отступавшие германские части смогли 8 октября добраться до обороняемого двумя полками мотопехоты плацдарма у селения Сальме, но 9 октября этот плацдарм тоже пришлось оставить. Отход в направлении на Аристо удалось совершить после ожесточенного боя с подошедшими силами врага. Вовремя замеченную ранним утром 11 октября атаку эстонского корпуса, высадившегося на западе острова в районе маяка Леу с восемью плавающими танками, удалось отбить огнем 23-го артиллерийского полка, в то время как 67-й мотопехотный полк 23-й пехотной дивизии вступил в бой с высадившимися легкими танками и в ближнем бою уничтожил их. Сопровождавшая их пехота была частью уничтожена, а частью рассеяна. Несмотря на это поражение, советское командование предприняло 12 октября новую попытку высадить десант в районе Тееско силами 300-го стрелкового полка, чтобы добиться решающего успеха. Но в этом им помешали действия 386-го мотопехотного полка и 531-го артиллерийского дивизиона морской пехоты.

Особенно отличились артиллеристы, прицельным огнем своих орудий потопившие или подбившие десантные суда русских еще до их подхода к побережью. Уже высадившиеся на сушу 215 красноармейцев были взяты в плен.